Kích thước hạt và hình dạng hạt của bột than chì
Các lô than chì có phân bố kích thước hạt tương tự đôi khi lại có các đặc tính khác nhau đáng kể trong quá trình gia công tiếp theo và chất lượng sản phẩm cuối cùng cũng khác nhau.
Vấn đề thực tế
Graphite là dạng tồn tại tự nhiên của carbon tinh khiết với cấu trúc tinh thể lục giác đặc biệt, được sắp xếp thành nhiều lớp song song, gọi là các lớp graphene. Cấu trúc dị hướng này mang lại cho graphite những tính chất đặc biệt như khả năng dẫn điện, độ bền riêng theo từng lớp, khả năng tách lớp nhẹ, cùng với đặc tính trượt và bôi trơn rất tốt. Ngoài ra, graphite có khả năng chịu nhiệt cực cao với điểm thăng hoa trên 3.800°C, độ dẫn nhiệt lớn và tính trơ hóa học cao. Nhờ các đặc tính đó, graphite được ứng dụng rất đa dạng, chẳng hạn như làm điện cực, pin, tiếp điểm trượt (chổi than), vật liệu chịu lửa và nồi nấu, vật liệu composite, ổ trục tự bôi trơn hoặc nói chung là chất bôi trơn khô. Graphite tự nhiên được khai thác và chế biến từ mỏ. Bên cạnh đó, graphite còn được sản xuất nhân tạo với số lượng lớn bằng cách cốc hóa các vật liệu giàu carbon phù hợp, sau đó thực hiện quá trình nhiệt phân (graphit hóa) để đạt được chất lượng yêu cầu.
Kích thước hạt graphite cuối cùng, phục vụ cho các công đoạn gia công tiếp theo hoặc ứng dụng trực tiếp, được đạt được thông qua nhiều quá trình nghiền khác nhau. Kích thước, hình dạng và phân bố kích thước hạt được quyết định bởi các tính chất chức năng của graphite cũng như chất lượng của sản phẩm cuối cùng. Hiện nay, các phương pháp phân tích sàng truyền thống và kính hiển vi vẫn thường được sử dụng để đánh giá kích thước và hình dạng hạt. Tuy nhiên, các kỹ thuật nhiễu xạ laser và phân tích ảnh động cung cấp những phương pháp mạnh mẽ và hiệu quả hơn nhiều trong việc đặc trưng hóa kích thước và hình dạng của các hạt graphite.
Trong thực tế, các lô sản phẩm có phân bố kích thước hạt tương tự nhau đôi khi lại thể hiện những đặc tính rất khác nhau trong quá trình gia công tiếp theo và dẫn đến chất lượng sản phẩm cuối không đồng nhất. Trong trường hợp này, việc sử dụng phương pháp phân tích ảnh động với thiết bị QICPIC giúp mang lại cái nhìn toàn diện về hình dạng hạt và các thông số hình dạng khác nhau. Ví dụ, khi xét đến thông số tỷ lệ hình dạng (aspect ratio) – tức là tỷ lệ giữa kích thước lớn nhất và kích thước nhỏ nhất của một hạt – có thể nhận thấy sự khác biệt rõ rệt giữa bốn lô mẫu. Cụ thể, lô 4 (S50%, 4 = 0,57) có tỷ lệ hạt dài cao hơn đáng kể so với lô 1 (S50%, 1 = 0,86).
Giải pháp
- Bốn mẫu graphite có phân bố kích thước hạt tương tự nhau nhưng lại thể hiện các đặc tính của sản phẩm cuối khác nhau.
- Phép đo ướt cho độ phân giải cao hơn tới 2 lần và khả năng nhận diện hình dạng tốt hơn so với phép đo khô.
- Việc nhận diện hình dạng được tối ưu hóa nhờ bộ phân tán ướt SUCELL và buồng đo dòng chảy 0,2 mm, sử dụng dải đo M3.
Cấu hình máy phân tích kích thước và hình ảnh hạt Sympatec đề nghị
Cảm biến phân tích hình ảnh động QICPIC khoảng đo M3 0.55 - 1,126μm và bộ phân tán ướt SUCELL/L
Bốn lô Graphite có phân bố kích thước hạt tương tự nhau nhưng lại có các tính chất sản phẩm khác nhau
Tỷ lệ hình dạng (aspect ratio) cho giá trị trong khoảng từ 0 (hạt dài) đến 1 (hạt gọn). Lô 1 được đặc trưng bởi tỷ lệ hạt gọn cao, trong khi ba lô còn lại có tỷ lệ hạt dài cao hơn.
Thư viện hình ảnh hạt cung cấp các ví dụ minh họa về những hạt điển hình của lô 1 (dạng gọn hơn) và lô 4 (dạng dài hơn).
Lợi ích
- Đo lường trên toàn bộ dải kích thước hạt với độ phân giải rất cao
- Chuẩn bị mẫu đơn giản
- Tự động cài đặt tất cả các thông số đo
- Thời gian đo ngắn, cho năng suất mẫu cao
- Độ lặp lại cao và khả năng so sánh kết quả đo rất tốt
Việc kiểm soát kích thước và hình dạng hạt graphite đóng vai trò then chốt để đạt được hiệu suất ổn định trong các ứng dụng như chổi than và vật liệu pin. Sự thay đổi về phân bố kích thước hạt và hình thái vảy graphite ảnh hưởng trực tiếp đến độ dẫn điện, mật độ đóng gói, đặc tính mài mòn và độ ổn định của quá trình sản xuất. Thiết bị phân tích kích thước & hình dạng hạt Sympatec QICPIC, kết hợp với bộ phân tán ướt SUCELL/L, cung cấp tính chất đặc trưng graphite một cách tin cậy và có độ lặp lại cao trong các điều kiện gần với thực tế sản xuất. Phương pháp phân tích ảnh động tốc độ cao cho phép đo đồng thời kích thước hạt, tỷ lệ hình dạng (aspect ratio) và hình thái vảy, trong khi phân tán ướt giúp phá kết tụ hiệu quả mà không làm hư hại các vảy graphite mỏng, dễ vỡ.
Sự kết hợp này giúp các nhà sản xuất giám sát chất lượng nguyên liệu đầu vào, tối ưu công thức sản xuất và duy trì kiểm soát chất lượng chặt chẽ, từ đó nâng cao tính đồng nhất của sản phẩm, giảm lỗi và đảm bảo quy trình sản xuất ổn định hơn.
Nguồn: